Crédito:ANSTO
El papel de los oligoelementos como sustitutos paleoclimáticos se ha explorado en la investigación ambiental colaborativa dirigida por ANSTO.
El paleoclima es la reconstrucción y el estudio de estados climáticos pasados en la Tierra y otros planetas.
Trazar metales de aerosoles en la atmósfera que se depositan en el suelo, o desde el lecho de roca, y se abren camino en la cueva, las estalagmitas se pueden usar como sustitutos para confirmar eventos climáticos, según una investigación publicada por Carol Tadros y asociados en Ciencia del Medio Ambiente Total .
La investigación ayudará a descifrar la complejidad de las señales geoquímicas en el agua de goteo de los espeleotemas (estalagmitas de cuevas) para reconstruir de manera confiable una historia del paleoclima en el sureste de Australia.
Tadros publicó el artículo como parte de su Ph.D. estudios realizados en la Universidad de Nueva Gales del Sur bajo la supervisión del profesor Andy Baker, Directora de Investigación y Medio Ambiente y Dra. Pauline Treble de ANSTO. Stuart Hankin de ANSTO también contribuyó a la investigación.
Trazas de sodio, el potasio, el zinc y otros elementos se transportan como partículas finas en aerosoles antes de depositarse en los sitios de las cuevas. Estos elementos pueden modificar la composición química de las aguas de goteo utilizadas en la investigación ambiental.
"Si sabemos que un oligoelemento se puede utilizar como proxy para decir, sequías y eventos de El Niño, luego, cuando miramos hacia atrás en el tiempo, podemos confirmar períodos de sequía por el proxy, "dijo Tadros.
El estudio se llevó a cabo para investigar más a fondo las fuentes y los procesos que controlan los cambios en las firmas químicas de las aguas de goteo.
Carol examinó los datos de goteo de agua de Harrie Wood Cave en las Montañas Nevadas que se recopilaron durante un período de diez años.
"También recolectamos suelo para determinar su composición, y estudió experimentalmente la movilidad de elementos de estos suelos ricos en arcilla. Recolectamos muestras de lecho rocoso y tuvimos acceso a un muestreador de aerosoles que funcionó en el sitio durante cuatro años. "dijo Tadros.
El clima en esta zona y en todo el este de Australia se caracteriza por incendios forestales, tormentas de polvo, ciclones y variabilidad extrema de las precipitaciones.
Magnesio, el potasio y el zinc son elementos bien conocidos por el papel que desempeñan en la biología humana. Pero también son útiles en estudios ambientales porque se encuentran en el suelo, lecho de roca y agua. En ANSTO se han utilizado recientemente como sustitutos o trazadores de eventos climáticos pasados. Crédito:Organización Australiana de Ciencia y Tecnología Nuclear (ANSTO)
La interacción entre la atmósfera y el océano en el Pacífico tropical, conocido como El Niño / Oscilación del Sur (ENSO), aumenta la variabilidad de las precipitaciones y los fenómenos meteorológicos extremos en el sureste de Australia.
"Los archivos basados en oligoelementos de Speleothem en la región podrían extender el registro instrumental al pasado, lo que nos permitirá establecer una comprensión de la variabilidad natural de referencia en el sistema climático, "dijo Tadros.
"Sin embargo, para interpretar con precisión estos archivos, necesitamos tener una comprensión completa de las causas de la variabilidad de los oligoelementos en las aguas de goteo de la cueva ".
Aunque se sabía que la concentración de elementos traza y principales en las aguas de goteo de las cuevas dependía de su origen, La investigación confirmó que los procesos hidroquímicos específicos del sitio durante condiciones de lluvia contrastantes también influyen en su composición.
"Los oligoelementos son muy específicos de un sitio y también es necesario comprender los procesos hidrológicos por encima y dentro de la cueva bajo un clima cambiante, "dijo Tadros.
Carol Tadros, Pauline Treble, Chris Waring y Stuart Hankin. Crédito:Organización Australiana de Ciencia y Tecnología Nuclear (ANSTO)
Los investigadores confirmaron que durante los períodos húmedo y seco ocurren dos procesos hidroquímicos diferentes en la zona de la cueva.
"Después de cuantificar qué parte de la atmósfera y el lecho rocoso contribuyen al goteo de agua, encontramos que hubo un enriquecimiento de metales traza, sodio, potasio y zinc en el suelo rico en arcilla. Actúa como un fregadero para retener estos elementos. El cambio de condiciones secas a húmedas facilita los procesos químicos en la zona del suelo que luego movilizan los metales al agua del suelo y se filtran a través del perfil del suelo ".
"Durante la sequía, las concentraciones de potasio son bastante estables. El suelo contiene todo el potasio. Pero cuando el balance hídrico del sitio aumenta en condiciones de La Niña, y el agua empieza a moverse a través de ella, la lenta meteorización de la estructura de la arcilla libera el potasio atrapado entre las capas en el mineral de arcilla ".
Fuentes, sumideros y procesos:cueva de Harrie Wood, sureste de Australia. Crédito:Organización Australiana de Ciencia y Tecnología Nuclear (ANSTO)
Otros procesos que ocurren en el suelo, como el intercambio de cationes y la movilización coloidal, se encontraron para modificar el sodio, magnesio, concentraciones de estroncio y zinc en el agua de goteo. Tadros y sus colegas determinaron que las proporciones de magnesio y estroncio / calcio podrían usarse como sustitutos de la sequía en los archivos de estalagmitas.
"Este es un nuevo enfoque, ya que hemos desarrollado una comprensión multifacética de todo el sistema kárstico. Usando ecuaciones de balance de masa, restringimos la contribución de fuentes específicas del sitio y procesos geoquímicos de karst / suelo. Ahora tenemos nuevas herramientas geoquímicas para solicitar la investigación de espeleotemas, "dijo Tadros.
"Ahora que sabemos qué oligoelementos se muestran especialmente prometedores como sustitutos del paleoclima, vamos a intentar aplicarlo al registro moderno de espeleotemas, "dijo Tadros.
